Tvirtas ir lankstus nailono pluoštas, pirmą kartą pagamintas iš inžinerinės biologijos bakterijų

Tvirtas ir lankstus nailono pluoštas, pirmą kartą pagamintas iš inžinerinės biologijos bakterijų

Mokslininkai genetiškai modifikavo mikrobus, kad pirmą kartą sukurtų tvirtą, lanksčią plastiką, panašų į nailoną.

Anksčiau bakterijos buvo naudojamos poliesteriams, tokiems kaip polihidroksialkanoatai (PHA), gaminti. Tačiau šiandieniniame numeryje autoriai praneša, kad gaminti į nailoną panašius plastikus, naudojamus drabužių ir avalynės pramonėje, buvo sudėtinga.Gamtos cheminė biologija. 1

„Darbas yra įspūdingas“, – sako Colinas Scottas, Fermentų inžinerijos vadovas Uluu, Perte, Australijoje įsikūrusioje įmonėje, kuri naudoja mikrobus gaminant kompostuojamus PHA iš dumblių.

Kasmet visame pasaulyje susidaro apie 400 milijonų tonų neskaidomų, naftos pagrindu pagamintų plastiko atliekų ir mikroplastiko, o tai kelia pavojų laukinei gamtai, žmonių sveikatai ir planetai. „Šis darbas pabrėžia, kiek biologija gali padaryti kovojant su šia krize“, - sako Scottas.

Įsilaužimas į gamtą

Bakterijos natūraliai gamina polimerus maistinėms medžiagoms kaupti trūkumo metu. Tačiau naudoti bakterijas į nailoną panašų plastiką yra sunku, nes nėra natūraliai atsirandančių fermentų, galinčių sukurti tokio tipo polimerą, aiškina bendraautorius Sang Yup Lee, Korėjos pažangiojo mokslo ir technologijų instituto Tedžone, Pietų Korėjoje, biomolekulinis inžinierius.

Norėdami išspręsti šią problemą, mokslininkai modifikavo įvairių bakterijų rūšių genus koduojančius genus ir įterpė juos kaip DNR kilpas, vadinamas plazmidėmis.Escherichia colia, bakterija, dažnai naudojama galimybių studijoms.

Tada šie genai užkodavo keletą naujų fermentų, galinčių sujungti molekulines grandines, kad būtų sukurti polimerai. Galutinis produktas buvo bioplastikas, vadinamas poli(esteramidu) arba PEA, kuris daugiausia buvo poliesteris su kai kuriomis nailono tipo amido jungtimis.

Nailonas yra polimeras, sudarytas iš 100% amido jungčių, todėl dar reikia daug nuveikti, kol bakterijos gali tinkamai imituoti tokio tipo plastiką, sako Yup Lee.

Bandymai parodė, kad vieno tipo PEA fizinės, šiluminės ir mechaninės savybės yra panašios į polietileno, vieno iš dažniausiai naudojamų komercinių plastikų, savybes.

Tačiau Seiichi Taguchi, biogamybos inžinierius iš Kobės universiteto Japonijoje, pastebi, kad plastikas greičiausiai nebus toks pat stiprus kaip polietilenas dėl mažo aminorūgščių įtraukimo į polimerus dažnio. Jis aiškina, kad pridėjus aminorūgštį į polimerą, grandinė dažnai nutrūksta ir susidaro sutrumpinti mažos molekulinės masės polimerai.

Komercinis potencialas?

• Genießen Sie unsere aktuellsten Inhalte?
  Melden Sie sich an oder erstellen Sie ein Konto, um fortzufahren.
• Greifen Sie auf den aktuellsten Journalismus des preisgekrönten Teams von Nature zu.
• Entdecken Sie die neuesten Features und Meinungen zu bahnbrechender Forschung.

Prieiga per savo įstaigą

arba

Prisijunkite arba susikurkite paskyrą

Tęskite su Google

Tęskite su ORCiD

1. Chae, T.A. ir kt. Nature Chem. Biol. https://doi.org/10.1038/s41589-025-01842-2 (2025).

   Straipsnis
   Google Scholar

Atsisiųskite nuorodas